Epigenetik von A – Z: E wie Ernährung

Die Nutri-Epigenetik erforscht den Zusammenhang zwischen Nährstoffen und Ernährung sowie deren Konsequenzen auf epigenetische Modifikationen der DNA und somit auf die Expression unserer Gene. Einfach ausgedrückt: Die Nutri-Epigenetik erforscht, wie Nahrung auf unsere Genaktivität wirkt.

Generell können verschiedenste Nahrungsmittel mit ihren microRNAs als Transkriptionsfaktoren für unsere DNA wirken, die das Auslesen der Gene aktivieren oder deaktivieren.

Wenn uns bewusst ist, dass Bestandteile der Nahrung all das bewirken können, dann ist unsere Nahrung ein wichtiger Faktor, über den wir Einfluss auf unsere Genaktivität nehmen können: Man ist also sprichwörtlich, was man isst!

Ein gut erforschtes Beispiel ist der Brokkoli. Insbesondere seine vor Krebs schützenden Eigenschaften sind und waren immer wieder Gegenstand von Forschungsarbeiten.

So wurde zum Beispiel in einer Arbeit aus dem Jahr 2015 [1] die Rolle von Sulforaphan (SFN) bei epigenetischen Mechanismen, einschließlich der Interdependenz zwischen Histon-Modifikation und DNA-Methylierung beschrieben. Sulforaphan ist ein sekundärer Pflanzenstoff, der nur in bestimmten Gemüsearten vorkommt. Besonders reichlich ist Sulforaphan in Brokkoli, Rosenkohl und Blumenkohl enthalten.

Zu den epigenetischen Mechanismen in Krebszellen gehören (i) Histonmodifikation nach der Translation (d. h. Deacetylierung und Methylierung), (ii) globale DNA-Hypomethylierung, (iii) Promotor-Hypermethylierung von Tumorsuppressorgenen und Genen, die für die Regulierung des Zellzyklus, die Zelldifferenzierung und die Apoptose wichtig sind, und (iv) posttranskriptionelle Regulierung der Genexpression durch nichtcodierende microRNA.

Diese epigenetischen Veränderungen können durchaus reversibel sein und sowohl auf synthetische Wirkstoffe als auch auf natürliche Bestandteile der Ernährung ansprechen. Eine Quelle für einen solchen Nahrungsbestandteil sind Kreuzblütler (wie Brokkoli), die einen hohen Gehalt an einer Reihe von Glucosinolaten aufweisen und nach enzymatischer Hydrolyse Sulforaphan und andere bioaktive Isothiocyanate liefern, die an einer wirksamen Hochregulierung der Transkriptionsaktivität bestimmter Gene und auch an der Wiederherstellung einer aktiven Chromatinstruktur beteiligt sind. Der Verzehr von Kreuzblütlern, die als Isothiocyanat-Quelle behandelt werden, ist daher potenziell als wirksamer Krebspräventionsfaktor oder als Nährstoffquelle zur Verbesserung der Wirksamkeit von Standard-Chemotherapien nützlich. In der oben genannten Übersichtsarbeit wurde versucht, die Rolle von Sulforaphan bei der Regulierung der Aktivität von Genpromotoren und die Veränderung der Methylierung von Genpromotoren auf indirektem Wege zu erhellen.

Es sollte jedoch beachtet werden, dass ein entscheidender Faktor für die Wirksamkeit von SFN und anderen Isothiocyanaten ihre Bioverfügbarkeit aus Nahrungsquellen ist. Ein entscheidender Faktor ist die Freisetzung von Isothiocyanaten aus ihren Glucosinolatvorläufern durch das pflanzliche Enzym Myrosinase. Dieser Prozess kann durch Zerkleinern oder Kauen von Kreuzblütlern intensiviert werden, andererseits kann das Enzym durch Hitze inaktiviert werden. In Nahrungsergänzungsmitteln, die Extrakte aus Brokkoli oder anderen Kreuzblütlern enthalten, wird die Myrosinase häufig inaktiviert, so dass die Bioverfügbarkeit von Isothiocyanaten aus diesen Nahrungsergänzungsmitteln begrenzt ist.

Die Ergebnisse von Studien zur Bewertung der SFN-Resorption bei gesunden Menschen nach dem Verzehr von Brokkolisprossen und myrosinasebehandeltem Brokkolisprossenextrakt deuten auf eine höhere Bioverfügbarkeit von SFN aus frischen Brokkolisprossen hin. Die ermittelten Konzentrationen der gesamten SFN-Metaboliten in Plasma und Urin waren bei Verbrauchern von Brokkolisprossen im Vergleich zu Verbrauchern von mit Myrosinase behandeltem Brokkolisprossen-Extrakt signifikant, d.h. 3- bis 5-mal höher.

Man sieht als wieder einmal, es kommt auf die Details an!

Die oben am Beispiel Brokkoli beschriebene Interaktion zwischen Nährstoffen und der DNA-Methylierung beziehungsweise Histon-Methylierungen beruht auf dem wichtigen Methylkreislauf im Körper des Menschen.

In dessen Zentrum stehen vor allem die Nährstoffe Folsäure, Vitamin B12, Betain, Cholin, Zink, Magnesium, Vitamin B6, Vitamin B2 und Methionin. Sind diese Nährstoffe ausreichend vorhanden, kann der Methylkreislauf ordentlich ablaufen und so genug SAMe (S-Adenosyl-Methionin) - unseren universellen Methylgruppen Spender- bilden.

Diese Nährstoffe bekommen wir alle vor allem aus der Nahrung. Jeder Nahrungsbestandteil, der auf den Methylkreislauf einwirken kann, stellt einen wichtigen Einflussfaktor auf unsere Epigenetik dar. Umso wichtiger ist für den einzelnen Menschen, die regelrechte Versorgung mit den oben genannten Mikronährstoffen sicherzustellen.